Estudios dependientes de la temperatura de la recombinación de NO a las proteínas hemo y hemo

Área de la Ciencia:

• La biofísica es la biofísica.
• La cinética química es la cinética química.
• Dinámica de las proteínas Dinámica de las proteínas.

Sus antecedentes:

• La mioglobina (Mb) es una proteína crucial para el transporte de oxígeno.
• Comprender la cinética de reunión de ligandos es vital para elucidar la función de las proteínas.
• El óxido nítrico (NO) que se une a Mb comparte similitudes y diferencias con el monóxido de carbono (CO).

Objetivo del estudio:

• Para investigar la cinética de reconexión dependiente de la temperatura del NO al hierro hemo de la mioglobina.
• Para aclarar el papel de la relajación de proteínas y las mutaciones del bolsillo distal en la reunión de NO.
• Para comparar los mecanismos de reconexión de NO en la mioglobina con los del hemo desnudo y el monóxido de carbono.

Principales métodos:

• Espectroscopia con resolución de tiempo para medir la cinética de reconexión de NO.
• Estudios cinéticos dependientes de la temperatura desde temperaturas criogénicas (por debajo de 200 K) hasta temperaturas más altas.
• Mutagénesis dirigida al sitio para alterar el bolsillo distal de la mioglobina (por ejemplo, V68W).
• Comparación de la cinética de la mioglobina-NO con el hemo desnudo (PPIX) en el glicerol.

Principales resultados:

• Por debajo de 200 K, el NO que se vuelve a unir a Mb exhibe una fase rápida, entálpicamente sin barrera (~ 10 ps) y una fase geminada más lenta (~ 200 ps) con una pequeña barrera entálpica (~ 3 kJ / mol).
• Por encima de 200 K, las velocidades cinéticas se ralentizan ligeramente, lo que indica la relajación de la proteína por encima de la transición de vidrio de disolvente.
• La mutación de la bolsa distal (V68W) elimina la fase de reunión lenta, lo que sugiere que NO hay acceso desde un sitio más distante.
• La reconexión rápida es independiente de la histidina proximal, mientras que la desaceleración dependiente de la temperatura por encima de 200 K desaparece en el hemo desnudo.

Conclusiones:

• El ligando NO se une al hierro hemo a través de un mecanismo de "arpón" con una barrera entálpica insignificante debido a la conformación fuera de plano del hierro hemo.
• La relajación de las proteínas y las interacciones del bolsillo distal juegan un papel importante en la cinética de reunión de NO a temperaturas más altas.
• Los hallazgos apoyan un modelo en el que la distribución de la geometría del hemo influye en la reconexión de ligandos, similar a las observaciones anteriores para Mb.CO.